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課 程 設 計 設計題目 銑床夾具設計 班 級 機制3113 設計小組 第5小組 指導老師 袁幫誼、王甫 目錄 前言 1 第1章 設計準備工作 2 1.1熟悉加工零件圖 2 1.2加工零件圖分析 2 第2章 結(jié)構(gòu)方案設計 4 2.1 定位方案設計 4 2.1.1確定定位方案 4 2.1.2 選擇定位元件，設計定位裝置 5 2.2 夾緊方案設計 6 2.2.1 確定夾緊方案 6 2.2.2 夾緊裝置設計 6 2.3 夾具體設計 8 第3章 夾具裝配圖的繪制 10 3.1 夾具總裝圖上應標注的尺寸及公差 10 3.2 夾具總裝圖應標注的技術(shù)條件 10 第4章誤差設計.......................................................................................12 4.1 誤差分析...........................................................................................12 4.1.1定位誤差.........................................................................................12 4.1.2產(chǎn)生定位誤差的原因.....................................................................12 4.2定位誤差的計算................................................................................12 謝 辭 16 前 言 由機械加工生產(chǎn)實踐可以知道，任何機械加工都不能離開夾具。不論是使用 通用夾具，還是使用專用夾具，總是需要先將工件定位夾緊后，才能進行加工。 所以，夾具是現(xiàn)代機械加工行業(yè)中不可缺少的的重要工藝裝備之一。使用夾具可 以提高工件的加工精度并保證零件的互換性，提高勞動生產(chǎn)率，同時可以降低勞 動強度，改善工人的勞動條件。使用夾具還可以擴大現(xiàn)有機床的應用范圍，充分 利用現(xiàn)有的設備資源。先進的夾具技術(shù)，可以獲得巨大的經(jīng)濟效果。 夾具的種類很多。其中，使用范圍最廣泛的是通用夾具，如車床上用的三爪 卡盤和銑床上用的平口虎鉗等，這類夾具的規(guī)格尺寸已標準化，由專業(yè)廠進行生 產(chǎn)。而用于批量生產(chǎn)、專門為工件的某個加工工序服務的專用夾具，則必須由各 制造廠自行設計制造。由于專用夾具的設計制造在很大程度上影響加工質(zhì)量、生 產(chǎn)效率、勞動條件和生產(chǎn)成本，因此，它是各機械制造廠新產(chǎn)品投資、老產(chǎn)品改 進和工藝更新中的一項重要生產(chǎn)技術(shù)準備工作， 也是每一個從事機械加工工藝的 技術(shù)人員必須掌握的基礎知識。 2、 機床夾具分析 1. 夾具的組成 夾具的使用對象雖不相同，夾具的結(jié)構(gòu)和功用也不大一樣，但是從不同的夾 具結(jié)構(gòu)中可以概括出一般夾具所共有的結(jié)構(gòu)組成。歸納起來，夾具可視為既獨立 又相互聯(lián)系的六部分組成。定位裝置是由定位元件組合而成的，其主要作用是確 定工件在夾具中的確定位置。夾緊裝置一般是由力源、中間傳力機構(gòu)及夾緊元件 組成， 其作用是保持工件由定位所取得的確定位置并抵抗動態(tài)下系統(tǒng)所受的外力 及其影響，使加工得以順利實現(xiàn)。安裝元件是指與機床裝夾面組成安裝副并使工 件在夾具中取得的確定位置，從而確保工件對機床取得正確位置的元件。導向?qū)?刀元件，一般專指鉆套、銼套(對刀件)等元件，其作用是在確保其對定位元件位 置精度的前提下， 直接或間接的引導刀具實現(xiàn)加工并在加工過程中保持工件與刀 具間的確定位置。其他裝置或元件是為了滿足設計給定條件(包括被加工工件的 工序精度要求、批量、夾具制造部門的設備狀況及工藝水平)及使用方便，夾具 上還酌情設置分度裝置、送料裝置及頂出裝置等。夾具體是指按夾具結(jié)構(gòu)及總裝 技術(shù)要求，連接、支承其它裝置(或元件)并保持總裝精度的基礎元件。 夾具的組成隨設計給定條件而變化。一般夾緊裝置及夾具體構(gòu)成。而對于專 用夾具而言，則必須另加導向或?qū)Φ对?，其余裝置或元件則可按需要確定。 2. 夾具的功能 (1)工件通過夾具進行安裝，一是要保證定位準確，二是要保證夾具緊要求。 保證工件加工表面的位置精度，且精度穩(wěn)定。1(2)使用夾具來安裝工件，應能減少劃線、找正、對刀等輔助時間，用氣動、 液動夾緊裝置可進一步減少輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 (3)減輕操作工人的勞動強度，保證生產(chǎn)安全。 3. 夾具的基本要求 夾具設計的原則是經(jīng)濟和通用，它可以概括為“好用、好造、好修”這 6 個 字， 其中好用是主要的， 但必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場的實際制造和維修水平為前提。 第1章 設計準備工作 1.1熟悉加工零件圖 零件圖應該無遺漏的給出加工零件的全部信息，包括幾何形狀、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形狀公差和表面粗糙度要求、材料和熱處理要求、其它特殊技術(shù)要求等。 該加工零件如下圖： 圖1-1 被加工零件為軸套類零件；零件圖如課本P246題圖6.25所示；零件的主要加工面為Φ20、Φ6、Φ10的孔，Φ30外圓面及端面，銑28H11槽，其他各面均以加工好，僅需加工28H11槽，所以該零件結(jié)構(gòu)定義為簡單，夾具設計選用經(jīng)濟實用型方案。 1.2加工零件圖分析 該工序為加工槽28H11，深度為35，該槽的公差等級為11級，精度要求較高。夾具的主要任務是保證槽的對稱度。使用機床夾具后，這種精度主要靠夾具和機床來保證，不在依賴與工人的技術(shù)水平。所設計的夾具應有以下基本要求： 1) 保證工件精度要求 這是夾具設計的最基本要求，其關(guān)鍵是正確地定位方案、夾緊方案、刀具導向方式及合理確定夾具刀具技術(shù)要求。必要時應進行誤差分析與計算。 2) 夾具結(jié)構(gòu)方案應與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應 在大批量生產(chǎn)時應盡量采用快速、高效夾具結(jié)構(gòu)，如多件夾緊、聯(lián)動結(jié)構(gòu)等，以縮短輔助時間；對于中、小批量生產(chǎn)，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，以降低夾具制造成本。 3) 操作方便、安全、省力 如采用氣動、液壓等夾緊裝置，以降低工人強度，并可好地控制夾緊力。夾具操作位置應符合工人操作習慣，必要時應有安全防護裝置，以確保使用安全。 4) 便于排屑 切屑積集在夾具中，會破壞工件的正確定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形；切屑的清理又會增加輔助時間。切屑積集嚴重時，還會損傷刀具甚至引發(fā)工傷事故。故排屑問題在夾具設計中必須給以充分注意，在設計高效機床和自動線夾具是尤為重要。 5) 有良好的結(jié)構(gòu)工藝性 設計的夾具要便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修等。 第2章 結(jié)構(gòu)方案設計 2.1 定位方案設計 2.1.1確定定位方案 定位是指確定工件在機床（工作臺）上或夾具占有正確的位置的過程，通?？梢岳斫鉃楣ぜ鄬τ谇邢鞯毒呋蚰ゾ叩囊欢ㄎ恢?，以保證加工尺寸和形位精度的要求。 確定定位方案應注意以下問題： 1) 按照工件要求確定工件必須限制的自由度，決不允許欠定位。 2) 當發(fā)生重復定位時應根據(jù)其對加工是否產(chǎn)生有害影響，判斷其屬于可用重復定位還是屬于不可用重復定位。不可用重復定位也是不允許的。 3) 大型、重型零件等不易搬運的工件采用孔銷配合等定位方式時，可采用預定位來降低人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率。 在考慮到以上問題的基礎上，根據(jù)零件的具體情況提出以下定位方案 方案：定位方案及裝置：大平面一銷定位，利用大平面限制3個自由度，銷限制2個自由度，Φ6孔內(nèi)放菱形銷限制1個自由度，完全定位。 2.1.2 選擇定位元件，設計定位裝置 定位銷 2.2 夾緊方案設計 2.2.1 確定夾緊方案 在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定位后，必須采用一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上。從而使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動,以保證加工精度,避免機床、刀具的損壞和發(fā)生人身安全事故。 因此為了確定比較合理的夾緊方案，按如下步驟設計夾緊方案（應該注意的問題）： 1) 根據(jù)工件的形狀、大小、加工要求、定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置情況等，確定夾緊點與作用方向。 2) 分析工件的受力情況，運用類比、試驗或估算等方法，確定所需夾緊力的大小。 3) 按所需夾緊力，并根據(jù)生產(chǎn)批量，選擇或設計夾緊裝置。 4) 在設計時，盡可能采用已有的、可靠的夾緊方式，這樣可以免除復雜的設計計算，加快設計過程。 在考慮到以上問題的基礎上確定夾緊方案，夾緊方案的確定，其實就是夾緊力的確定。夾緊力的確定就是確定夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。在進行這項工作時，必須結(jié)合定位裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置方式，并分析工件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求及其他作用于工件上的外力情況，在此基礎上確定夾緊力的方向、作用點和大小。 2.2.2 夾緊裝置設計 1.夾緊的目的：使工件在加工過程中保持已獲得的定位不被破壞同時保證加工精度。 2 .夾緊力的方向的確定： 1）夾緊力的方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應垂直于第一定位基準面。 2）夾緊力的方向應與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。 3）夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。 3 .夾緊力的作用點的選擇： 1)夾緊力的作用點應與支承點“點對點”對應,或在支承點確定的區(qū)域內(nèi),以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。 2)夾緊力的作用點應選擇在工件剛度高的部位。 3)夾緊力的作用點和支承點盡可能靠近切削部位,以提高工件切削部位的剛度和抗振性。 4)夾緊力的反作用力不應使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形。 4. 選擇夾緊機構(gòu) 設計夾緊機構(gòu)一般應遵循以下主要原則: 1)夾緊必須保證定位準確可靠,而不能破壞定位。 2)工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi)。 3)夾緊機構(gòu)必須可靠。夾緊機構(gòu)各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構(gòu) 4)必須保證自鎖，機動夾緊應有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。 5)夾緊機構(gòu)操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習慣。 6)夾緊機構(gòu)的復雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應。 選用轉(zhuǎn)角氣缸夾緊機構(gòu)來對被加工工件進行夾緊。 轉(zhuǎn)角氣缸夾緊機構(gòu)的特點： ① 結(jié)構(gòu)簡單，加緊可靠施力范圍大。 ② 自鎖性能好。 ③ 擴力比80以上，行程S不受限制。 ④ 有效降低工人勞動強度。 在考慮到以上要求的基礎上，根據(jù)加工零件的具體情況和夾緊方案分析設計出夾緊裝置如下圖： 夾緊結(jié)構(gòu)示意圖 2.2.3 夾具體設計 本夾具體采用機械切削加工制造: 優(yōu)點:1)可以制造出比較復雜的結(jié)構(gòu)形狀。 2)易于加工,價格低廉,可降低夾具成本。 鑄造的生產(chǎn)周期長,而且因鑄造時的內(nèi)應力緣故,易引起變形,從而影響夾具體精度的持久性，而且夾具批量少不符合鑄造條件。與焊接結(jié)構(gòu)相比,機械切削可以制造出形狀比較復雜的結(jié)構(gòu)。因此,本夾具采用機械切削制造比較合適。基于以上分析，設計出本夾具的夾具體如下圖所示： 所設計夾具的夾具體 圖2-9 第3章 夾具裝配圖的繪制 夾具裝配圖的繪制，是在夾具結(jié)構(gòu)方案草圖經(jīng)過老師審定之后進行的。 夾具的總裝配圖應按國家制圖標準繪制，繪圖比例盡量采用1：1。主視圖應按操作者的視線方向繪制，總裝配圖應將夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達清楚。在完整地表達出夾具工作原理和構(gòu)造的基礎上，視圖的數(shù)量盡可能少。 應先用細雙點畫線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖的合適的位置上,然后依次繪出定位裝置、夾緊裝置、其它裝置和夾具體。在夾具總裝配圖上工件可以看做透明體，不遮擋后面的線條。 3.1 夾具總裝圖上應標注的尺寸及公差 1) 夾具的最大輪廓尺寸為156mm 120mm20mm。 2) 槽的寬度為28H11，及對稱度為0.12。 3.2 夾具總裝圖應標注的技術(shù)條件 1) 定位銷的上平面對夾具體底面B平度度誤差不大于0.02mm。 2) 定位銷對夾具體的垂直度誤差不大于0.03mm。 基于以上分析繪制出夾具總裝配圖如下圖所示： 第4章 誤差設計 4.1誤差分析 4.1.1定位誤差 工件的加工誤差是指工件加工后在尺寸形狀和位置三個方面偏離理想工件的大小它是由三部分因素產(chǎn)生的 1工件在夾具中的定位、夾緊誤差。 2夾具帶著工件安裝在機床上夾具相對機床主軸或刀具或運動導軌的位置誤差也稱對定誤差。 3加工過程中誤差如機床幾何精度工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形、切削振動等原因引起的誤差。 其中定位誤差是指工序基準在加工方向上的最大位置變動量所引起愛的加工誤差。 4.1.2產(chǎn)生定位誤差的原因 1.基準不重合來帶的定位誤差 夾具定位基準與工序基準不重合兩基準之間的位置誤差會反映到被加工表面的位置上去所產(chǎn)生定位誤差稱之為基準轉(zhuǎn)換誤差。 2.間隙引起的定位誤差 在使用心軸、銷、定位套定位時定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準產(chǎn)生定位誤差。 3.與夾具有關(guān)的因素產(chǎn)生的定位誤差 1）定位基準面與定位元件表面的形狀誤差。 2）導向元件、對刀元件與定位元件間的位置誤差以及其形狀誤差導致產(chǎn)生的導向誤差和對刀誤差。 3）夾具在機床上的安裝誤差即對定誤差導致工件相對刀具主軸或運動方向產(chǎn)生的位置誤差。 4）夾緊力使工件與定位元件間的位置誤差以及定位元件、對刀元件、導向元件、定向元件等元件的磨損。 4.2定位誤差的計算 定位誤差是指工序基準在加工方向上的最大位置變動所引起的加工誤差。設計的夾具要從分考慮此定位方案的定位誤差的大小是否在允許的范圍內(nèi)。一般定位誤差應控制在工件允許誤差的1/5~1/3之內(nèi)。 定位誤差△D。由于對稱度的工序基準是Φ50的軸線，定位基準是Φ20H7的軸線，故△B=0.027.工件以平面定位，△Y=0。因此，定位誤差△D=0.027。 謝 辭 通過這一個多月的努力,這次課程設計終于告一段落。首先要感謝我 們的幾位指導老師。正是因為有他們的不斷付出與指導，我們的夾具設計才能得以圓滿結(jié)束。在這一個多月的時間里我學到了不少的專業(yè)知識也認識到了許多問題，剛開始在設計的過程中我們沒有考慮到機床加工的困難問題以及成本問題而導致我們設計的夾具在理論上是可以實現(xiàn)的而在實際加工過程中是很難加工完成的。所以在各位老師的耐心指導下我們不斷的修改于完善，最終才才得以完成。在加工過程中我們也遇到了這樣與哪樣的困難，但是經(jīng)過組員的探討和共同努力，我們克服了種種困難，最終一件成功的夾具展現(xiàn)在我們的眼前。最后還要感謝的就是我們這組的組長，正是有了他優(yōu)秀的領(lǐng)導能力以及團結(jié)合作能力我們才能夠圓滿完成任務。